液體混合攪拌器

攪拌機(jī)械是使液體、氣體介質(zhì)強(qiáng)迫對流并均勻混合的器件。攪拌器的類型、尺寸及轉(zhuǎn)速，對攪拌功率在總體流動和湍流脈動之間的分配都有影響。一般說來，渦輪式攪拌器的功率分配對湍流脈動有利，而旋槳式攪拌器對總體流動有利。

對于同一類型的攪拌器來說，在功率消耗相同的條件下，大直徑、低轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于總體流動，有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的攪拌器，功率主要消耗于湍流脈動，有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關(guān)的復(fù)雜問題，至今只能通過逐級經(jīng)驗(yàn)放大，根據(jù)取得的放大判據(jù)，外推至工業(yè)規(guī)模。

1）低于黏度互溶液體的混合低黏度互溶液體的混合是一個均相純物理混合過程，主要控制因素是循環(huán)速率，而槳葉的剪切作用是次要的。當(dāng)兩種液體黏度相差較大時，剪切的存在有利于較高黏度液體在整個容器內(nèi)的分散，有利于湍流擴(kuò)散的強(qiáng)化。常用的攪拌器有推進(jìn)式、斜葉渦輪、長薄葉螺旋式、三葉后彎式等。當(dāng)黏度低于0.4Pa.s，特別是0.1Pa.s以下時，常在湍流區(qū)操作，此時用推進(jìn)式攪拌器最為合適。這是由于推進(jìn)式攪拌器直徑小，轉(zhuǎn)速高，循環(huán)能力強(qiáng)且動力消耗少（在全擋板條件下操作）,能形成強(qiáng)烈的循環(huán)流。如中央插入，d/D=0.25~0.33，C/d=1，H/D=1~1.2（D指容器內(nèi)直徑，d指攪拌器直徑，H指液面高度，C指攪拌器距離容器底部的高度，以下同）。對大型容器中低黏度物料的混合，采用斜入式時，d/D=0.25~0.33，H/D=1~1.2;采用旁入式時d/D=0.083~0.125或更小，H/D≤0.8.對黏度稍高，或兩種液體的黏度有相當(dāng)差別時，可選用三葉后彎式攪拌器。該種攪拌器具有良好的循環(huán)流性能，有兼有有一定的剪切作用，只是使用時要注意與之匹配的擋板型式和安裝位置。漿式攪拌器因其結(jié)構(gòu)簡單，在小容量液體混合中仍廣泛應(yīng)用，但在大量液體混合時，其循環(huán)能力就顯不足。

2）高黏度液體的混合高黏度液體混合操作通常都處于層流狀態(tài)，其對應(yīng)的黏度范圍為1~1000Pa.s。高黏度液體在層流下操作，沒有明顯湍動，流體離開攪拌器后，其能量很快耗散，因此不能通過流體的翻騰來造成容積循環(huán)，往往采用直接大面積推動流體使之達(dá)到混合，最常用的攪拌器有錨式、框式、螺帶式、螺桿式等。錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，由于缺乏軸向循環(huán)流動，混合效率較低。當(dāng)攪拌雷渃數(shù)大于50時，產(chǎn)生的兩次循環(huán)流可改善混合特征。由于錨式攪拌器的形狀與攪拌釜匹配，因此它的葉片掃過釜壁時，可促進(jìn)物料與釜壁的熱交換，并可減少薄粘壁物，改善混合性能。

攪拌器選型步驟分析介紹

攪拌裝置的設(shè)計選型與攪拌作業(yè)目的緊密結(jié)合。各種不同的攪拌過程需要由不同的攪拌裝置運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計選型時首先要根據(jù)工藝對攪拌作業(yè)的目的和要求，確定攪拌器型式、電動機(jī)功率、攪拌速度，然后選擇減速機(jī)、機(jī)架、攪拌軸、軸封等各部件。共具體步驟方法如下：

1.按照工藝條件、攪拌目的和要求，選擇攪拌器型式，選擇攪拌器型式時應(yīng)充分掌握攪拌器的動力特性和攪拌器在攪拌過程中所產(chǎn)生的流動狀態(tài)與各種攪拌目的的因果關(guān)系。

2.按照所確定的攪拌器型式及攪拌器在攪拌過程中所產(chǎn)生的流動狀態(tài)，工藝對攪拌混合時間、沉降速度、分散度的控制要求，通過實(shí)驗(yàn)手段和計算機(jī)模擬設(shè)計，確定電動機(jī)功率、攪拌速度、攪拌器直徑。

3.按照電動機(jī)功率、攪拌轉(zhuǎn)速及工藝條件，從減速機(jī)選型表中選擇確定減速機(jī)機(jī)型。如果按照實(shí)際工作扭矩來選擇減速機(jī)，則實(shí)際工作扭矩應(yīng)小于減速機(jī)許用扭矩。

4.按照減速機(jī)的輸出軸頭d和攪拌軸系支承方式選擇與d相同型號規(guī)格的機(jī)架、聯(lián)軸器

5.按照機(jī)架攪拌軸頭do尺寸、安裝容納空間及工作壓力、工作溫度選擇軸封型式

6.按照安裝形式和結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計選擇攪拌軸結(jié)構(gòu)型式，并校檢其強(qiáng)度、剛度。

如按剛性軸設(shè)計，在滿足強(qiáng)度條件下n/nk≤0.7

如按柔性軸設(shè)計，在滿足強(qiáng)度條件下n/nk>=1.3

7.按照機(jī)架的公稱心寸DN、攪拌軸的擱軸型式及壓力等級、選擇安裝底蓋、凸緣底座或凸緣法蘭

8.按照支承和抗振條件，確定是否配置輔助支承。

在以上選型過程中，攪拌裝置的組合、配置可參考(攪拌裝置設(shè)計選擇流程示意圖)，配置過程中各部件之間連接關(guān)鍵尺寸是軸頭尺寸，軸頭尺寸一致的各部件原則上可互換、組合。

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